应用光学第六章光能及其计算

总复习第一章 几何光学的基本定律 返回内容提要有关光传播路径的定律是本章的主要问题。

折射定律(光学不变量)及其矢量形式反射定律(是折射定律当时的特殊情况)费马原理(极端光程定律)，由费马原理导出折射定律和反射定律(实、虚)物空间、像空间概念 完善成像条件(等光程条件)及特例第二章 球面与球面系统 返回内容提要球面系统仅对细小平面以细光束成完善像基本公式：阿贝不变量放大率及其关系：拉氏不变量反射球面的有关公式由可得。

第三章 平面与平面系统返回内容提要平面镜成镜像夹角为 α 的双平面镜的二次像特征 平行平板引起的轴向位移反射棱镜的展开，结构常数，棱镜转像系统折射棱镜的最小偏角，光楔与双光楔关键问题：坐标系判断，奇次反射成像像，偶次反射成一致像，并考虑屋脊的作用。

第四章 理想光学系统返回内容提要主点、主平面，焦点、焦平面，节点、节平面的概念高斯公式与牛顿公式：当时化为，并有三种放大率，，拉氏不变量，，厚透镜：看成两光组组合。

＋＋组合：间隔小时为正光焦度，增大后可变成望远镜，间隔更大时为负光焦度。

－－组合：总是负光焦度 ＋－组合：可得到长焦距短工作距离、短焦距长工作距离系统，其中负弯月形透镜可在间隔增大时变 成望远镜，间隔更大时为正光焦度。

第五章 光学系统中的光束限制 返回内容提要本部分应与典型光学系统部分相结合进行复习。

孔阑，入瞳，出瞳；视阑，入窗，出窗；孔径角、视场角及其作用 拦光，渐晕，渐晕光阑 系统可能存在二个渐晕光阑，一个拦下光线，一个拦上光线 对准平面，景像平面，远景平面，近景平面，景深 物方（像方）远心光路——物方（像方）主光线平行于光轴第六章 光能及其计算 返回内容提要本章重点在于光能有关概念、单位和像面照度计算。

辐射能通量，光通量，光谱光视效率，发光效率 发光强度，光照度，光出射度，光亮度的概念、单位及其关系 光束经反射、折射后亮度的变化，经光学系统的光能损失， 通过光学系统的光通量，像面照度总之,第七章 典型光学系统 返回内容提要本章需要熟练掌握各类典型光学系统的成像原理、放大倍率、光束限制、分辨本领以及显微镜与照明 系统、望远镜与转像系统的光瞳匹配关系，光学系统的外形尺寸计算。

光有能，入瞳出瞳就是限制能量的。

对能的讨论本不是应用光学的范畴，但要设计仪器，不又能不了解一些起码的问题，否则所设计的仪器可能是无用的，因为不能传递足够的能量。

我们要求光学系统传递的能量必须能被光能接收器所感知。

§6-1 辐射能通量，光通量[返回本章要点]一、辐射量1、辐射能——以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称辐射能单位：焦耳（J），尔格（erg)2、辐射能通量——单位时间内通过某一面积的全部辐射能W由于辐射能总包含一定的光谱范围，若已知能量的光谱分布曲线即: 则任何辐射能接收器都只能接收某一光谱范围内的能量，即对不同光谱范围有不同的灵敏度。

如人眼，λ=400～760nm为可见光。

在这个范围内，人眼能比较光谱波长及能量大小。

但各种波长的光引起人眼感觉、灵敏度不同。

光谱光视效率二、光谱光视效率（视见函数）[返回本章要点]人眼对λ=555nm的黄光最灵敏，定λ420 510 555 610700Vλ0.004 0.5 1.0 0.5 0.004这里Kλ表示：对单位波长（1nm)内具有Pλ瓦的辐射能通量，能感受到Φλ流明的光通量,即lm——与辐射能通量相当的光度学单位（光通量）任意波长的K——表示1W该波长的光所相当的流明数，为绝对灵敏度。

对其它波长有Vλ表征人眼的光谱灵敏度人眼的相对灵敏度称光谱光视效率或视见函数三、光通量与发光效率[返回本章要点]光通量——是辐射能通量的光量度，即若干辐射能相当于多少光。

由得这是单位波长内的，因此整个光谱范围内有发光效率——辐射体（光源）发出的总光通量与总辐射能通量之比。

光源发出的总光通量/总辐射能通量白炽灯 1W ～14lm莹光灯 1W ～50lm§6-2 发光强度，光照度，光出射度和光亮度一、发光强度——描述点光源的发光特性[返回本章要点]设点光源在元立体角dω内发出的光通量为dΦ，则其发光强度为发光强度为单位立体角内发出的光通量立体角因此，整个空间当光源在各个方向上发光强度相同时，总光通量为发光强度的单位——坎德拉 （是光度学的基本单位）光源在给定方向上1球面度立体角内发出0.00146W 波长为555nm 的单色光的能通量时的发光强度对555nm 波长，1lm 光通量相当于0.00146W 的辐射能通量，因此二、光照度——光源发出的光投射到某表面，该表面上的亮暗程度定义为单位面积上得到的光通量，即 [返回本章要点]若是点光源照明某个面积，有所以讨论： 1. I 越大则 E 越大； 2.R 越大则 E 越小；3.与方向有关，当 i =0 即垂直照明时E 最大；4.人眼具有分辨 E 大小的能力三、光出射度——描述面光源的发光特性，定义为发光表面单位面积上发出的光通量，即(单位与光照度相同)[返回本章要点]透射面或反射面接受光通量，又可作为二次光源发出光通量。

应用光学各章知识点归纳第一章几何光学基本定律与成像概念波面：某一时刻其振动位相相同的点所构成的等相位面称为波阵面,为光波波阵面的传播，与波面对应的法线束就是光束。

波前：某一瞬间波动所到达的位置。

光线的四个传播定律：11）直线传播定律：在各向冋性的均匀透明介质中，光沿直线传播，相关自然现象有：日月食，小孔成像等。

22）独立传播定律：从不同的光源发出的互相独立的光线以不同方向相交于空间介质中的某点时彼此不影响，各光线独立传播。

33）反射定律：入射光线、法线和反射光线在同一平面内，入射光线和反射光线在法线的两侧，反射角等于入射角。

44）折射定律：入射光线、法线和折射光线在同一平面内；入射光线和折射光线在法线的两侧，入射角和折射角正弦之比等于折射光线所在的介质与入射光线所在的介质的折射率（折射）光线的方向射到媒质表面，必定会逆着原来的入射方向反射（折射）出媒质的性质。

光程：光在介质中传播的几何路程SS和介质折射率nn的乘积。

各向同性介质：光学介质的光学性质不随方向而改变。

各向异性介质：单晶体（双折射现象）马吕斯定律：光束在各向同性的均匀介质中传播时，始终保持着与波面的正交性，并且入射波面与出射波面对应点之间的光程均为定值。

全反射临界角：C=arcin全反射条件：11）光线从光密介质向光疏介质入射。

22）入射角大于临界角。

共轴光学系统：光学系统中各个光学兀件表面曲率中心在一条直线上。

物点//像点：物//像光束的交点。

实物//实像点：实际光线的汇聚点。

虚物//虚像点：由光线延长线构成的成像点。

共轭：物经过光学系统后与像的对应关系。

（AA,A"的对称性）完善成像：任何一个物点发出的全部光线，通过光学系统后，仍然聚交于同一点。

每一个物之比，即inIinIn"n简称波面。

光的传播即光路可逆：光沿着原来的反射费马原理：光总是沿光程为极小，极大，或常量的路径传播。

n2ni点都对应唯一的像点。

理想成像条件：物点和像点之间所有光线为等光程。